Барабанный тормозной механизм имеет симметричный колодочный тормоз (рис.17.18), состоящий из вращающегося барабана 1 и двух внутренних колодок 2, шарнирно подвешенных на неподвижных опорах 5. Разжимное устройство 4 гидравлического типа расположено между другими концами колодок. Поршни рабочего цилиндра, находясь под давлением тормозной жидкости, прижимают обе колодки к барабану с одинаковой силой Р.
Рис.17.18. Схема простого симметричного
колодочного тормоза
Для ориентировочных расчетов можно приближенно допустить, что после приработки удельные давления распределяются по длине накладки равномерно, а результирующая нормальной силы dN и силы трения mNd (m - коэффициент трения между поверхностью (накладкой) колодки и барабаном) нормальных сил, действующих между барабаном и колодкой, расположена посредине дуги накладки и может быть выражена зависимостью
Y = p · b · rб · bн,
где p - давление в контакте барабана с накладкой; b - угол охвата накладки; rб - радиус барабана; bн - ширина накладки.
При указанных допущениях на колодки симметричного тормоза (см.рис.17.18) действуют результирующие нормальные силы N1 и N2 и тангенциальные силы трения mN1 и mN2. Силы трения направлены у левой и правой колодок в противоположные стороны. В опорах действуют соответствующие реакции - горизонтальные Rx и вертикальные Ry с индексами, указывающими номера колодок.
Из уравнения момента относительно осей 3 имеем:
N1 = P1 (а + с) / (с - m · е),
N2 = P2 (а + с) / (с + m · е).
где а, с и е - плечи сил, действующих на колодки.
Сила N1 значительно больше силы N2, так как у левой колодки момент mN1e прижимает колодку к барабану, а правую колодку момент mN2e отжимает от барабана. Соответственно будут различаться и тормозные моменты, развиваемые каждой из колодок. Так как в механизме действуют равные силы P1 = P2 = P, то суммарный тормозной момент обеих колодок определяется как
MТ = m · rб (N1 + N2) = m · rб · P(а+с) [1/(с-m·е)+1/(с+m·е)],
где rб - радиус барабана.
Различают колодки активные и пассивные. К первым относятся колодки, у которых эффективность торможения под действием момента сил трения возрастает; пассивными считаются колодки, на которые момент сил трения оказывает отрицательное влияние.
В качестве разжимного устройства у тормозов с односторонним расположением опор колодок на валу закрепляют кулачки (рис.17.19).
Рис.17.19. Схема колодочного тормоза
с разжимным кулачком
Колодки 2 и 5 поворачивается кулачком 1 на одинаковый угол, при этом усилия P1 и P2, передаваемые соответственно на активную и пассивную колодки, получаются разными. На схеме они показаны применительно к вращению барабана 4 по направлению стрелки ω. После приработки тормоза, когда удельные давления на обе колодки выравниваются, соотношения между силами P1 и P2 должны быть пропорциональными действующим на колодки результирующим нормальным силам N1 и N2. У симметричных колодок при этих условиях N1 = N2, поэтому
P1 / P2 = (с - m · е) / (с + m · е),
отсюда тормозной момент
MТ = 2m · rб · P1 (а + с) / (с - m · е).
В отличие от барабанного дисковый тормозной механизм имеет плоскую форму трущихся поверхностей (см.рис.17.3 и 17.6). Силы в таком механизме обычно действуют перпендикулярно плоскости вращения диска. При этом серводействие, присущее барабанным тормозам, отсутствует. Дисковые тормозные механизмы имеют хорошие условия охлаждения трущихся поверхностей, меньшую массу; уравновешенность осевых тел диска; равномерное распределение давления по поверхности пар трения; малые зазоры между дисками и колодками, что позволяет увеличить передаточное число привода.
Дисковые тормозные механизмы имеют следующие недостатки: ввиду отсутствия серводействия возникает необходимость применения усилителей; значительные силы прижатия накладок к диску приводят к высокому давлению в контакте, что ускоряет износ накладок; слабая защищенность от загрязнения трущихся пар.
Тормозной момент открытого дискового тормоза
MТ = 2m · P · rср,
где Р = 0,25p · p0 · dц2; m - коэффициент трения материала накладки по диску; rср - средний радиус колодки; p0 = 2,5 МПа - давление жидкости в системе; dц - диаметр тормозного цилиндра.